اهمیت میزان تقویت و مستحکم‌سازی عناصر غیر سازه‌ای، موضوع تازه‌ای نیست و طی سال‌های گذشته، همین موضوع به ایجاد الزاماتی منجر شده که در نشریات و آیین‌نامه‌های مختلف گرداوری و تدوین شده‌اند. این نشریات، راهنمای مهندسین در راستای مهار لرزه‌ای عناصر غیر سازه‌ای هستند. یکی از نشریاتی که توسط امور نظام فنی و اجرایی سازمان نظام مهندسی تهیه و منتشر شده، نشریه 729 است که در واقع، یک راهنما جهت طراحی لرزه‌ای دیوارهای بنایی غیر سازه‌ای مسلح به میلگرد بستر محسوب می‌شود. در این مقاله به معرفی این نشریه و نیز امکان کنار گذاشتن میلگرد بستر در روش نوینی از مهار لرزه‌ای به نام وال مش خواهیم پرداخت. لطفا تا پایان با ما همراه باشید.
آشنایی با نشریه 729 و میلگرد بستر
زمین‌لرزه، پدیده‌ای غیر قابل پیش‌بینی است که وقوعش نه تنها بر سازه ساختمان، که بر اجزای غیر سازه‌ای نیز تاثیر می-گذارد. در واقع، این تاثیر به واسطه سازه صورت گرفته و نیروی زلزله از طریق سازه به اجزای غیر سازه‌ای انتقال پیدا می‌کند. در چنین شرایطی، امکان آسیب دیدن این دیوارها زیاد است که به شکل داخل صفحه رخ داده و احتمال ختم شدن به ریزش خارج از صفحه را نیز ایجاد می‌کند. برای جلوگیری از رخداد چنین اتفاقی، مقاوم‌سازی و مهار اجزای غیر سازه‌ای ضرورت دارد. یکی از متدهای شناخته شده جهت دستیابی به این مهار لرزه‌ای، استفاده از میلگرد بستر است.
نشریه 729 به روش مهار دیوارهای غیر سازه‌ای با کمک میلگرد بستر اختصاص داده شده و از این رو، آشنایی با میلگرد بستر در این راستا اهمیت دارد. میلگرد بستر، عنصری است ساخته شده از جنس فولاد که دو نوع ساده و آجدار را شامل می-شود. از این عنصر به منظور مستحکم‌سازی در بند بستر دیوار بهره گرفته می‌شود و به همین علت نیز چنین نامی دارد. نوع مورد نیاز میلگرد بستر را عملکرد مورد نظر تعیین می‌کند.
میلگرد بستر: روش‌های خرپایی و نردبانی برای اجرا و ایجاد پیوستگی موثر
اجرای میلگرد بستر به این شکل است که یک جفت از آن‌ها را موازی در بستر دیوار قرار داده و سپس به کمک یک مفتول میانی بینشان اتصال ایجاد می‌کنند. این اجرا دارای دو روش خرپایی و نردبانی است. در روش اول، مفتول‌های به کار رفته جهت اتصال میلگردها به شکل عمود بر آن‌ها در نظر گرفته می‌شوند که سبب ایجاد فرم نردبانی می‌شود. حال این که در روش دیگر، قرارگیری مفتول‌ها به صورت 7 و 8 انجام شده و در نتیجه، فرم خرپا مانند ایجاد می‌کند.
میلگرد بستر اگر به صورت خرپایی اجرا شود، سختی بالاتری نسبت به نوع نردبانی خواهد داشت. در هر صورت، میلگردهای اجرا شده نیازمند پوشش هستند که با کمک ملات ایجاد می‌شود. این پوشش، فراهم آورنده پیوستگی لازم میان میلگردهای مذکور و واحدهای بنایی است.
عملکرد میلگرد بستر
طبق ضوابط تعیین شده در نشریه 729، حضور میلگرد بستر در مقاوم‌سازی دیوارها نقش کلیدی داشته و اهمیت آن غیر قابل انکار است.
معمولا عواملی چون تغییر شکل حاصل از حرارت و نیز جمع‌شدگی، سبب ایجاد ترک می‌شوند.
کارگذاری این میلگرد به کنترل فاصله میان ترک‌ها کمک می‌کند.
رفتار داخل و خارج صفحه دیوارها تحت تاثیر عملکرد میلگرد بستر قرار دارد. با کمک این میلگرد، مقاومت خمشی خارج صفحه دیوار بیش‌تر شده و از سوی دیگر، مقاومت برشی داخل صفحه نیز به طور مثبت تغییر می-کند.
استفاده از میلگرد بستر به حفظ پیوستگی دیوارها در شرایط رویارویی با زمین‌لرزه می‌انجامد.
ایجاد اتصال مکانیکی در اجرای نماهای سنگی و آجری به کمک میلگرد بستر انجام می‌شود.
اجرای میلگرد بستر بدون نیاز به تزریق دوغاب انجام‌شدنی است.
هیچ نیازی به تغییر روند ساخت دیوار به منظور کارگذاری این میلگردها وجود ندارد.
اجرای میلگرد بستر، نیاز به واحدهای بنایی با اندازه و شکل خاص را برطرف می‌سازد.
اتصال دیوارهای دولایه به یکدیگر و نیز اتصال دیوارهای متقاطع با کمک میلگرد بستر امکان‌پذیر است.
میلگرد بستر به خاطر قطر کم مفتول، طول وصله و مهار کمی دارد.
مشخصات فنی و دستورالعمل‌ها جهت اجرای میلگرد بستر
در نشریه 729، ضوابطی جهت اجرای میلگرد بستر تعیین شده که به شرح زیرند:
حداقل قطر استاندارد برای مفتول‌های مصرفی جهت وصل کردن میلگردها به یکدیگر، 4 میلی‌متر و حداکثر قطر آن‌ها معادل نصف ضخامت لایه ملات است.
ضخامت ملات اجرا شده باید حداقل 16 میلی‌متر باشد.
در صورت لزوم به استفاده از ملات با ضخامت کم‌تر (حداقل 10 میلی‌متر)، امکان به‌کارگیری مفتول با قطر 5 تا 4.5 نیز هست.
اگر از بلوک‌های ACC با بند بستر نازک و صخامت کم‌تر از 3 میلی‌متر استفاده شود، مفتول‌های مقطع کتابی یا مستطیلی پیشنهاد می‌شوند.
حداقل تنش تسلیم و حداقل تنش نهایی مورد نیاز در طراحی فولاد به کار رفته جهت ساخت مفتول‌ها باید به ترتیب 450 و 550 مگاپاسکال و نسبت دومی به اولی حداقل معادل 2.1 باشد. در غیر این صورت، فولاد برای این کار مناسب نیست.
میلگرد بستر باید حتما گالوانیزه و در برابر زنگ‌زدگی مقاوم بوده و پوشش اپوکسی داشته باشد.
المان‌های بنایی در نشریه 729
المان‌های بنایی مورد استفاده جهت ساخت سازه شامل دو بخش هستند: واحدهای بنایی (آجر، بلوک، بتن، سفال، شیشه) و ملات (ترکیبی از ماسه، آهک، سیمان، سنگدانه). این المان‌ها پس از تشکیل به کمک اجزای مذکور، به شکل ستون، تیر، دیوار و سایر موارد به کار می‌روند.
المان بنایی ممکن است به شکل اجرای میلگرد و دوغاب نیز به کار رود. میلگردها جزو کاربردی‌ترین عناصر ساخت به شمار رفته و معمولا در دو حالت عمودی یا افقی به کار می‌روند. جهت پوشش دادن این عناصر از ملات یا دوغاب کمک گرفته می‌شود. دوغاب نیز نوعی بتن روان است که فرم ریزدانه داشته و در نقش پر کننده حفره‌ها ظاهر می‌شود.
رفتار دیوارهای بنایی غیر مسلح
طبق نشریه 729، دیوارهای بنایی غیر مسلح، دو نوع رفتار در مقابل نیروها از خود نشان می‌دهند که هر دو در زمان رخداد زمین‌لرزه قابل مشاهده‌اند. این دو رفتار به شرح زیرند:
رفتار خارج از صفحه
نیروهای وارده به دیوار روی مقاومت خمشی خارج از صفحه آن اثر می‌گذارند. مقاومت خمشی دیوار به میزان بار محوری روی آن بستگی دارد. با بالاتر رفتن بار محوری، ظرفیت خمشی دیوار نیز بالا می‌رود. در صورتی که بارهای وارده، بیش‌تر از ظرفیت سازه باشند، کشش خمشی را به فشار خمشی تبدیل شده و این عمل منجر به ایجاد آسیب می‌گردد.
دیگر عامل تاثیرگذار بر مقاومت خمشی خارج از صفحه دیوار، نوع ملات به کار رفته و روش اختلاط آن است. مقدار چسبندگی ملات در تعامل با واحدهای بنایی به ساختار آن بستگی دارد. ملات قائم یا کله، ملاتی است که در میان دو واحد بنایی به کار می‌رود و در صورت اعمال به صورت اصولی، مقاومت خمشی را افزایش می‌دهد.
چینش مورد نظر واحدهای بنایی، مقاومت خمشی خارج از صفحه دیوار را تغییر می‌دهد. چیدمان در صورتی که به شکل ممتد انجام شود، ایده‌آل است.
کیورینگ دیوار که همان خاصیت نگهداری است نیز مانند عوامل دیگر، نقش مهمی در تعیین مقاومت خمشی خارج از صفحه دارد. کیورینگ به روش به‌کارگیری ملات بستر و کله مربوط است.
شرایط مرزی دیوار نیز به نوبه خود بر مقاومت خمشی خارج از صفحه موثر است و قادر است خمش خارج از صفحه را به سمت تنش کششی افقی یا عمود، در امتداد عمود بر ملات بستر یا موازی آن ببرد.
رفتار داخل صفحه
نوع ملات به کار رفته و روش اختلاطش بر رفتار داخل صفحه موثر است. کیفیت و چسبندگی بالاتر ملات، تضمین‌کننده مقاومت داخل صفحه دیوار است. استفاده از ملات قائم یا کله در میان واحدهای بنایی مورد استفاده در چیدمان دیوار، مقاومت داخل صفحه را زیاد می‌کند.
عناصر محصور کننده در صورت مورد استفاده قرار گرفتن، مقاومت داخل صفحه را بالا می‌برند. از جمله این عناصر می‌توان به کلاف‌های افقی و عمودی اشاره کرد که به بهبود رفتار داخل صفحه کمک کرده و سبب شکل-پذیری آن‌ها می‌شوند. آزمون‌ها نشان می‌دهد که به‌کارگیری کلاف قادر است تا 30 درصد به میزان شکل‌پذیری و مقاومت جانبی بیفزاید.
بار محوری، عامل کنترل کننده رفتار داخل صفحه دیوار است و مقدار آن روی شکل‌پذیری دیوار اثر دارد. رابطه این عامل با میزان شکل‌پذیری، برعکس بوده و بالا رفتن مقدار آن سبب پایین آمدن مقدار شکل‌پذیری دیوار می‌شود.
نسبت میان ارتفاع به طول دیوار نیز عامل دیگری در این رابطه است که هر چقدر بالاتر رود، شکل‌پذیری دیوار را افزایش می‌دهد.
دستورالعمل اتصال دیوارهای غیر باربر به سازه طبق نشریه 729
نکات زیر باید در رابطه با اتصال دیوار به سازه مورد توجه قرار گیرند:
اتصال دیوار غیر باربر به سازه
اتصال یک دیوار غیر باربر به بخش اصلی سازه باید به شکل ایمن و استاندارد صورت گیرد. این اتصال عموما به وسیله کف، سقف یا تیر انجام می‌شود. این اتصال طبق دستورالعمل‌های زیر صحیح خواهد بود:
اتصال دیوار به کف سازه
آماده‌سازی کف سازه و پاک کردن آن از آلودگی‌های موجود به منظور حصول اطمینان از ایجاد اتصال صحیح، پیش از شروع به اجرای دیوار روی آن الزامی است.
توصیه می‌شود سطح کف در این عملیات مرطوب شود. این امر به نگهداری رطوبت اولیه ملات کمک کرده و میزان چسبندگی آن را در حین استفاده بالا می‌برد. در غیر این صورت، سطح کف، آب موجود در ملات را کشیده و به خود جذب خواهد کرد که منجر به خشک شدن ملات می‌گردد.
با توجه به ضروری بودن وجود اصطکاک برای چسبیدن ملات به کف، در صورت صیقلی بودن سطح، نیاز به ایجاد ناهمواری است. برای این منظور می‌توان از چکش و قلم کمک گرفت.
اتصال مورد نظر بین دیوار غیر باربر و کف باید از نوع مفصلی باشد.
ضخامت اولین لایه ملات به کار رفته در ساخت دیوار به شرایط کف سازه بستگی دارد و معمولا بین 6 تا 25 میلی‌متر در طول دیوار متغیر است. این امر به جهت یکدست اجرا شدن رج اول انجام می‌شود.
جهت وصل کردن دیوار به کف سازه با اتصال گیردار می‌توان از اتصالات مکانیکی در شرایط خاص بهره گرفت.
اتصال دیوار به سقف یا تیر سازه
این مرحله از اتصال، پس از حصول اطمینان از صحیح انجام شدن اتصال دیوار به کف شروع می‌شود.
اتصال دیوار به سقف یا تیر باید به شکل مفصلی اجرا شود که سبب افزایش میزان شکل‌پذیری دیوار در حالت عمود بر صفحه شده و مانع به وجود آمدن مفصل پلاستیک در بخش بالای دیوار می‌گردد.
دیوار غیر باربر باید مانع تغییر مکان سقف در زمان وقوع زمین‌لرزه شود.
تحمیل هر گونه بار محوری بر دیوارهای غیر باربر غیر مجاز است.
اتصال دیوار غیر باربر به سقف باید به صورت غیر مستقیم انجام شود. بنابراین، استفاده از یک لایه تفکیک کننده در میان دیوار و سقف الزامی است. لایه مذکور باید نرم بوده و در زمینه انتقال صوت و حرارت، مناسب عمل کند. دو گزینه پیشنهادی در این راستا، پشم سنگ و پشم شیشه هستند که از میان آن‌ها مورد اول به دوم ارجحیت دارد.
پروفیل‌های مصرفی جهت اتصال دیوار به سقف (نبشی و ناودانی) باید از نوع گالوانیزه انتخاب شوند و قدرت تحمل برش سهم لبه فوقانی دیوار را داشته باشند.
حذف میلگرد بستر در روش وال مش
کاری که میلگرد بستر در ساختمان بر عهده دارد، تقویت بستر دیوار دربرگیرنده آن است. پیش‌تر گفته شد که ساختار این میلگرد از اتصال مفتول‌ها به یکی از دو شکل خرپایی یا نردبانی تشکیل می‌شود. میلگردها در لایه میانی دیوار کارگذاری می‌شوند تا ریسک ریزش دیوار را کاهش دهند. مسلما همان‌طور که در ضوابط نشریه 729 آمده، استفاده از میلگرد بستر به منظور مهار لرزه‌ای دیوارهای غیر باربر ساختمان ضروری است و امنیت ساختمان را در زمان وقوع زلزله تامین می‌کند. با این وجود، اجرای این میلگرد معایبی به همراه دارد که از میان آن‌ها می‌توان به دو مورد بارز اشاره کرد: بالا رفتن هزینه-ها و مدت زمان پروژه.
راه حل چیست؟
امروزه که صنعت ساختمان از متدهای گوناگونی در راستای مقاوم‌سازی دیوارهای غیر باربر بهره می‌برد، امکان جایگزینی یک روش با روشی نوین‌تر وجود دارد. استفاده از میلگرد بستر، مربوط به سیستم وال پست (از نوع سنتی) است. در اجرای وال پست، میلگرد بستر نقش مهمی ایفا می‌کند. حال این که وجود امکان استفاده از روش امروزی‌تر، یعنی سیستم وال مش، یک راه حل مناسب در این راستاست. وال پست نوین با نواقص کم‌تر و خصوصیات برتر، یک گزینه مناسب برای جایگزینی وال پست فلزی محسوب می‌شود و به همین دلیل، اخیرا مورد توجه قرار گرفته است.
وال مش: راهکاری ساده و کارآمد برای مهار لرزه‌ای و تقویت دیوارها
وال مش، در واقع نام تجاری سیستم مسلح‌سازی با کمک شبکه الیاف است و در آیین‌نامه‌ها نیز از آن با همین نام شبکه الیاف یاد شده است. طراحی این سیستم به نحوی است که در ساختارش نیازی به وجود میلگرد بستر نبوده و بدون حضور آن امکان رسیدن به مقاومت مورد نظر فراهم است. بنابراین، وال مش را می‌توان نسل امروزی وال پست و راهکاری برای رسیدن به کیفیت بهتر با دردسر کم‌تر در نظر گرفت. از وال مش می‌توان جهت مهار لرزه‌ای اسکلت بتنی یا فولادی کمک گرفت. این سیستم با جای دادن مش فایبرگلاس روی سطح دیوار اجرا شده و با اضافه کردن ملاتی از جنس پلاستر معدنی به آن تکمیل می‌شود. فرایند مذکور، کامپوزیت سیمانی قدرتمندی شکل می‌دهد که عملکرد مهار لرزه‌ای دارد و دیوار را در مقابل لنگر ناشی از وقوع زمین‌لرزه مقاوم می‌سازد. طراحی وال مش به صورت استاندارد، با انجام محاسبات و بر اساس مبانی نظری مربوطه انجام می‌شود که همه در ACI549 قابل دسترسی‌اند.
وال مش: راهکار نوآورانه مهار لرزه‌ای
همان‌طور که با انتخاب سیستم وال مش برای مهار لرزه‌ای دیوارهای غیر برابر می‌توان نیاز به اجرای میلگرد بستر را برطرف نمود و بدون آن به مقاومت لازم دست پیدا کرد، امکان اجرای وال مش در آن دسته از ساختمان‌ها که میلگرد بستر ندارند نیز وجود دارد. این در حالی است که مهار لرزه‌ای دیوارهای غیر باربر در این ساختمان‌ها با کمک وال پست سنتی شدنی نیست.
با کنار رفتن میلگرد بستر از اجزای مورد نیاز جهت مقاوم‌سازی دیوارهای مورد نظر، وزن بار مرده ساختمان کم می‌شود و بدین شکل، ایمنی ساختمان در زمان وقوع زمین‌لرزه بالا می‌رود. حذف این میلگردها همچنین صرفه اقتصادی داشته و سبب می‌شود پروژه در طی مدت زمان کوتاه‌تری به اتمام برسد. برخلاف سیستم وال پست سنتی، در اجرای وال مش نیازی به مهارت و تخصص نیست و اکیپ اجرایی برای کارگذاری آن فرایند ساده‌ای پیش رو خواهد داشت. وال مش، پیوستگی قابل توجهی به دیوار داده و عملکرد آن را در برابر لرزش ناشی از زلزله بهبود می‌دهد. از همین روست که دیوارهای مسلح شده به وال مش کم‌تر ترک خورده و معمولا از تخریب در امان هستند.
مصالح مصرفی در اجرای سیستم وال مش عبارتند از:
توری یا مش
پلاستر (در دو دسته‌بندی پلاستر سیمانی و گچی)
پروفیل (نبشی و ناودانی)
چسب پایه اپوکسی
سخن پایانی
در این مقاله سعی شد آشنایی لازم مخاطب با نشریه 729 و مفاهیم آن صورت گرفته و میلگرد بستر به عنوان جزئی مهم از ساختار مورد نیاز جهت مهار لرزه‌ای طبق ضوابط این نشریه مورد بررسی قرار گیرد. همچنین امکان حذف این میلگرد در روش وال مش، متد امروزی مسلح‌سازی دیوار و نوع ارتقا یافته وال پست سنتی عنوان شد که در مقایسه با آن، مزایای زیادی را در بر می‌گیرد. عملکرد قابل قبول وال پست سنتی، حالا با عملکرد فوق‌العاده وال مش جایگزین شده و بسیاری از ضعف‌های موجود در سیستم قدیمی، در سیستم نوین وجود ندارند. بدیهی است که رفع نواقص و دستیابی به کیفیت بالاتر، دلیلی منطقی برای انتخاب این سیستم محسوب شده و جایگاه آن را به عنوان یک محصول ساختمانی برتر در این صنعت تثبیت کرده است. امید است اطلاعات گرداوری شده، پاسخگوی نیاز شما در این زمینه بوده باشد.
